碳纖維材料的概述

　　目前，市場(shì chǎng)上供應的碳纖維按原料分有粘膠碳纖維、聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維三類。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維手機殼外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維復合材料此前世界上碳纖維技術發達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產品和技術，保持著極其謹慎的態度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發達國家的嚴格控制。用人選絲制造碳纖維的歷史可以追溯到1880年愛迪生發明的白熾電燈絲，但那種碳纖維含有大量孔隙，是非常脆弱的。近代碳纖維的研究起始于本世紀50年代中期，那時是在1000℃下的惰性氛圍中處理(chǔ lǐ)人造絲來制備碳纖維，其抗張強度僅為275MPa。1959年出現了低溫預處理(chǔ lǐ)、高溫再碳化的分段工藝，使碳纖維的抗張強度提高到330-900MPa之間。

本文來自123

123456

 
  　　在60年代進行廣泛研究的荃礎上，發現碳纖維的強度和模量與它的晶體結構有關，理想的結構應為無明顯孔隙的石般結構，且其晶體沿纖維軸取向。碳纖維復合材料在之前還有一種說法是，碳纖維制品與同等質量的金屬材料相比，碳纖維的強度等于金屬強度的12陪。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。Bacon指出，當石墨基面平行于纖維軸時，其杭張強度高于20GPa，彈性模量高于690GPa，并得出理論上最大彈性模量為1000GPa。為了盡可能接近這種理想結構，應從以下三個方面改進技術措施。第一是原材料(Material)的選擇(xuanze)，應該選擇(xuanze)碳化過程(guò chéng)中殘碳量高，失重少以最大化減少收縮，同時還應有高度的分子取向性，并能在后序工藝階段得以保持。第二是碳化前的預處理(chǔ lǐ)，處理(chǔ lǐ)的目的是穩定(wěn dìng)碳纖維，防止它熔化或分解。第三是碳化、石墨化工藝的選擇(xuanze)，這個階段的工藝對碳纖維的力學能力有很大的影響(influence)，特別是抗拉強度和模量。   　　除了上述的處理(chǔ lǐ)外，不能忘了碳纖維的表面處理(chǔ lǐ)，它能讓碳纖維和基體材料(Material)結合緊密。